Rodzaje układów hamulcowych: zasada działania hamulców bębnowych i tarczowych

Układ hamulcowy ma na celu kontrolowanie prędkości samochodu, zatrzymywanie go i utrzymywanie w miejscu przez długi czas za pomocą siły hamowania między kołem a drogą. Siła hamowania może być generowana przez hamulec koła, silnik pojazdu (tzw. hamowanie silnikiem), zwalniacz hydrauliczny lub elektryczny w skrzyni biegów.

Aby wdrożyć te funkcje, w samochodzie zainstalowane są następujące typy układów hamulcowych:

• Działający układ hamulcowy. Zapewnia kontrolowane zwalnianie i zatrzymywanie pojazdu.
• Zapasowy układ hamulcowy. Stosowany w przypadku awarii i nieprawidłowego działania działającego systemu. Pełni podobne funkcje jak działający system. Zapasowy układ hamulcowy może być realizowany jako specjalny układ autonomiczny lub jako część działającego układu hamulcowego (jeden z obwodów napędu hamulca).
• Układ hamulca postojowego. Zaprojektowany, aby utrzymać samochód w miejscu przez długi czas.

Układ hamulcowy jest najważniejszym środkiem zapewniającym czynne bezpieczeństwo samochodu. W samochodach osobowych i wielu ciężarówkach stosuje się różne urządzenia i układy zwiększające skuteczność układu hamulcowego i stabilność hamowania.

Jak działa układ hamulcowy

Po naciśnięciu pedału hamulca obciążenie jest przekazywane do wzmacniacza, który wytwarza dodatkową siłę na głównym cylindrze hamulca. Tłok głównego cylindra hamulcowego pompuje płyn przez przewody do cylindrów kół. Zwiększa to ciśnienie płynu w siłowniku hamulca. Tłoki cylindrów kół przesuwają klocki hamulcowe na tarcze (bębny).

Dalsze naciskanie na pedał zwiększa ciśnienie płynu i uruchamiają się hamulce, co spowalnia obrót kół i pojawianie się sił hamowania w miejscu styku opon z nawierzchnią. Im większa siła jest przykładana do pedału hamulca, tym szybciej i skuteczniej hamowane są koła. Ciśnienie płynu podczas hamowania może osiągnąć 10-15 MPa.

Po zakończeniu hamowania (zwolnieniu pedału hamulca) pedał pod wpływem sprężyny powrotnej wraca do pierwotnego położenia. Tłoczek głównego cylindra hamulcowego przesuwa się do swojego pierwotnego położenia. Elementy sprężyste odsuwają klocki od tarcz (bębnów). Płyn hamulcowy z cylindrów kół jest tłoczony przewodami rurowymi do głównego cylindra hamulcowego. Ciśnienie w układzie spada.

Rodzaje układów hamulcowych

Układ hamulcowy łączy mechanizm hamulca i napęd hamulca. Mechanizm hamulca ma na celu wytworzenie momentu hamowania niezbędnego do zwolnienia i zatrzymania samochodu. Mechanizmy hamulca ciernego są instalowane w samochodach, których działanie opiera się na wykorzystaniu sił tarcia. Mechanizmy hamulcowe układu roboczego są montowane bezpośrednio w kole. Hamulec postojowy może znajdować się za skrzynią biegów lub skrzynią rozdzielczą.

W zależności od konstrukcji części ciernej są bęben i dysk mechanizmy hamulcowe.

Mechanizm hamulca składa się z części obrotowej i nieruchomej. Jako część obrotowa mechanizm bębna używany jest bęben hamulcowy, część stała - klocki hamulcowe lub taśmy.

obracająca się część mechanizm dysku reprezentowany przez tarczę hamulcową, zamocowany - przez klocki hamulcowe. Na przednich i tylnych osiach nowoczesnych samochodów osobowych z reguły instalowane są hamulce tarczowe.

Jak działają hamulce bębnowe

Główne wewnętrzne części hamulców bębnowych to:

1. Bęben hamulcowy. Element wykonany z wysokowytrzymałych stopów żeliwa. Jest on montowany na piaście lub wale nośnym i służy nie tylko jako główna część stykowa współpracująca bezpośrednio z klockami, ale także jako obudowa, w której osadzone są wszystkie pozostałe części. Wewnętrzna część bębna hamulcowego jest szlifowana dla maksymalnej skuteczności hamowania.
2. Naramienniki. W przeciwieństwie do klocków do hamulców tarczowych, klocki do hamulców bębnowych mają kształt półokrągły. Ich zewnętrzna część pokryta jest specjalną powłoką azbestową. Jeśli klocki hamulcowe są zamontowane na parze tylnych kół, jedno z nich jest również połączone z dźwignią hamulca postojowego.
3. Sprężyny naciągowe. Elementy te są przymocowane do górnej i dolnej części klocków, zapobiegając ich przesuwaniu się w różnych kierunkach na biegu jałowym.
4. Cylindry hamulcowe. Jest to specjalny korpus wykonany z żeliwa, po obu stronach którego osadzone są tłoki robocze. Są one aktywowane przez ciśnienie hydrauliczne, które pojawia się, gdy kierowca naciska pedał hamulca. Dodatkowymi częściami tłoków są gumowe uszczelki oraz zawór do usuwania powietrza uwięzionego w obwodzie.
5. Dysk ochronny. Część jest elementem montowanym na piaście, do którego mocowane są cylindry i klocki hamulcowe. Ich mocowanie odbywa się za pomocą specjalnych zacisków.
6. Mechanizm samozaawansowania. Podstawą mechanizmu jest specjalny klin, pogłębiający się w miarę zużywania się klocków hamulcowych. Jego zadaniem jest zapewnienie stałego docisku klocków do powierzchni bębna, niezależnie od stopnia zużycia ich powierzchni roboczych.

**Wymienione przez nas komponenty są ogólnie akceptowane. Są używane przez większość głównych producentów. Istnieje wiele części, które są instalowane prywatnie przez niektóre firmy. Takimi są na przykład mechanizm doprowadzenia podkładek, wszelkiego rodzaju przekładki itp.

Zasada działania: kierowca w razie potrzeby naciska pedał, wytwarzając zwiększone ciśnienie w obwodzie hamulca. Układ hydrauliczny naciska na tłoki pompy hamulcowej, które uruchamiają klocki hamulcowe. „Rozchodzą się” na boki, rozciągając sprężyny sprzęgające i docierają do punktów interakcji z powierzchnią roboczą bębna. Z powodu tarcia, które występuje w tym przypadku, prędkość obrotowa kół maleje, a samochód zwalnia. Ogólny algorytm działania hamulców bębnowych wygląda dokładnie tak. Nie ma znaczących różnic między systemami z jednym i dwoma tłokami.

Zalety i wady hamulców bębnowych

Wśród Zalety Układ bębna wyróżnia się prostotą konstrukcji, dużą powierzchnią styku klocków z bębnem, niskim kosztem, stosunkowo niską emisją ciepła oraz możliwością zastosowania niedrogiego płynu hamulcowego o niskiej temperaturze wrzenia. Do pozytywnych aspektów należy również zamknięta konstrukcja, która chroni mechanizm przed wodą i brudem.

Wady hamulców bębnowych:

• wolna odpowiedź;
• niestabilność wydajności;
• słaba wentylacja;
• układ działa na zerwanie, co ogranicza dopuszczalną siłę docisku klocków do ścianek bębna;
• przy częstym hamowaniu i dużych obciążeniach możliwe jest odkształcenie bębna z powodu silnego nagrzewania.

W nowoczesnych samochodach coraz rzadziej stosuje się hamulce bębnowe. Zasadniczo są one umieszczane na tylnych kołach w modelach budżetowych. W tym przypadku służą one również do realizacji hamulców postojowych.

Jednocześnie poprzez zwiększenie rozmiaru bębna możliwe jest osiągnięcie wzrostu mocy układu hamulcowego. Doprowadziło to do powszechnego stosowania hamulców bębnowych w ciężarówkach i autobusach.

Jak działają hamulce tarczowe

Mechanizm hamulca tarczowego składa się z obracającej się tarczy hamulcowej, dwóch stałych klocków zamontowanych wewnątrz zacisku po obu stronach.

W układzie tym klocki zamontowane na zacisku są dociskane z obu stron do płaszczyzn tarczy hamulcowej, która jest przykręcona do piasty koła i obraca się wraz z nią. Metalowe klocki hamulcowe mają okładziny cierne.

Zacisk to korpus wykonany z żeliwa lub aluminium w postaci wspornika. Wewnątrz znajduje się cylinder hamulcowy z tłokiem, który dociska klocki do tarczy podczas hamowania.

Wspornik (zacisk) może być ruchomy lub stały. Pływający wspornik może poruszać się wzdłuż prowadnic. Ona ma jeden tłok. Zacisk o stałej konstrukcji ma dwa tłoki, po jednym z każdej strony tarczy. Taki mechanizm jest w stanie mocniej docisnąć klocki do tarczy hamulcowej i jest stosowany głównie w mocniejszych modelach.

Tarcze hamulcowe są wykonane z żeliwa, stali, węgla i ceramiki. Tarcze żeliwne są niedrogie, mają dobre właściwości cierne i dość wysoką odporność na zużycie. Dlatego są najczęściej używane.

Stal nierdzewna lepiej znosi zmiany temperatury, ale jej właściwości cierne są gorsze.

Lekkie tarcze węglowe mają wysoki współczynnik tarcia i doskonałą odporność na ciepło. Ale wymagają wstępnego podgrzania, a ich koszt jest zbyt wysoki. Zakres karbonowych tarcz hamulcowych to samochody sportowe.

Ceramika jest gorsza od włókna węglowego pod względem współczynnika tarcia, ale dobrze sprawdza się w wysokich temperaturach, ma znaczną wytrzymałość i odporność na zużycie przy niskiej wadze. Główną wadą takich dysków jest wysoki koszt.

Zalety i wady hamulców tarczowych

Zalety hamulców tarczowych:

• mniejsza waga w porównaniu z systemem bębnowym;
• łatwość diagnozy i konserwacji;
• lepsze chłodzenie dzięki otwartej konstrukcji;
• stabilna praca w szerokim zakresie temperatur.

Wady hamulców tarczowych:

• znaczne rozpraszanie ciepła;
• potrzeba dodatkowych wzmacniaczy ze względu na ograniczony obszar styku klocków z dyskiem;
• stosunkowo szybkie zużycie klocków;
• koszt jest wyższy niż koszt systemu bębna.